Reator Eletroquímico para Tratamento de Água

A Henan Chalco fornece reatores eletroquímicos e conjuntos de eletrodos de titânio correspondentes para equipamentos industriais de tratamento de água, cobrindo oxidação eletrocatalítica de águas residuais, geração eletrolítica de cloro e unidades de tratamento de água circulante. Dimensões da célula, capacidade de transferência e conexões podem ser personalizadas conforme seu desenho.

Os ânodos utilizam um substrato de titânio puro de grau industrial com um revestimento misto de óxido de metais preciosos; os cátodos são placas de titânio puro; as carcaças estão disponíveis em PVC, PP ou acrílico. Se você já possui desenhos de células, um eletrodo de amostra ou parâmetros operacionais, podemos usá-los para avaliar a configuração e o plano de fornecimento.

Por favor, note: não fornecemos substituições de células de sal para piscina, eletrólisadores de água para produção de hidrogênio ou reatores de eletrossíntese laboratorial.

O que a Henan Chalco fornece: células, conjuntos de eletrodos e patins

Tanque de Reator Eletroquímico

Unidade de Tratamento Instalada em Patinagem

Células Eletroquímicas Tubulares

Tanque de Reator do Tipo Placa

Tipos de reatores e faixas de capacidade

As faixas acima são as que estão em uso comum. As faixas de vida útil dependem da qualidade da água, densidade de corrente e tempo contínuo de funcionamento; outras especificações podem ser redesenhadas conforme suas condições de serviço.

Célula de Oxidação Eletrocatalítica Tubular

Células de Oxidação Eletrocatalítica de Placas

Célula de Hipoclorito de Sódio Não Dividido

Eletrólisador de placas paralelas bipolares

Sistema de Eletrólise de Hipoclorito de Sódio

Onde esses reatores são usados

Oxidação eletrocatalítica de águas residuais industriais

Redução de COD, nitrogênio amônico, nitrogênio total e cor; tratamento avançado de lixiviação de aterros sanitários; tratamento com concentrado de membrana RO/NF; atualização da água química de cauda do parque e efluentes biológicos.

Equipamentos de geração de cloro eletrolítico

Células de hipoclorito de sódio não dividido e conjuntos de eletrodos de titânio para geração e desinfecção de cloro no local.

Eletrodeposição e recuperação de metais

Células ciclone e barras de ânodo de titânio podem ser usadas para recuperação eletrowinning de resíduos contendo cobre, níquel, cobalto e metais similares.

A Administração de Serviços Gerais dos EUA e o Laboratório Nacional de Energia Renovável realizaram uma avaliação de campo do sistema de tratamento eletroquímico de água de um fornecedor terceirizado em um prédio de escritórios federais durante toda a temporada de resfriamento, registrando uma redução de aproximadamente 99,8% na depressão por supressão, uma redução de aproximadamente 31,6% na água de reposição e a dosagem química reduzida a zero.

O que essa avaliação mostra é que a via tecnológica é viável em uma aplicação de água de resfriamento.

Como dimensionar um reator eletroquímico para sua água

A maioria dos erros de dimensionamento não é a escolha errada do revestimento, mas sim a falta de cálculo de quanta área de reação e quanto tempo de residência realmente são necessários. Trabalhe em quatro etapas.

• Defina o throughput e as metas. Confirme m³/h, os poluentes alvo e os valores-alvo, e se a operação é contínua ou intermitente.
• Trabalhar de volta do alvo até a corrente necessária. Essa etapa deve ser suportada por dados em escala de laboratório ou dados existentes de projetos comparáveis; não pode ser derivada diretamente da vazão — o mesmo valor COD pode exigir várias vezes mais carga em uma água residual do que em outra.
• Trabalhe de volta do limite de densidade de corrente até a área efetiva do eletrodo. A = I / j, onde j não ultrapassa 1000 A/m², e a prática de engenharia deve deixar uma margem.
• Determine a quantidade de unidades e a disposição dos módulos a partir da área e do tempo de residência. Quando uma única célula não pode fornecer área suficiente, use múltiplos módulos em paralelo ou em série, em vez de simplesmente ampliar uma célula.

As relações de engenharia abaixo vêm da nossa pesquisa e podem ajudar você a julgar se suas compensações de parâmetros são razoáveis:

• Em um reator de fluxo contínuo, uma vazão maior reduz o tempo de residência e, portanto, reduz a eficiência da remoção; por outro lado, uma vazão menor favorece a conclusão da reação.
• Quanto maior a área do eletrodo por unidade de volume do reator, maior a eficiência de remoção; mas à medida que a contagem de placas aumenta, a resistência óhmica excessiva deve ser evitada.
• Em sistemas de células-prensa-filtro, em uma dada concentração de cloro, o nitrogênio de amônia é removido principalmente por eletrooxidação indireta e a eletrooxidação direta é negligenciável; a densidade de corrente e a velocidade do fluxo eletrolítico afetam diretamente a geração e o transporte do cloro ativo, enquanto a concentração inicial de nitrogênio de amônia influente tem quase nenhum efeito.
• O tempo de residência e a mistura dentro da célula importam tanto quanto a área de superfície do eletrodo.

Construção das células: carcaça, eletrodos, espaçamento e conexões

Materiais de alojamento

Eletrodos e partes estruturais

Ânodos utilizam titânio puro de grau industrial como substrato, com um revestimento superficial de óxido de metais preciosos mistos que proporciona boa resistência à corrosão;

Os cátodos são placas de titânio puro; placas condutoras e pinos condutores são de aço inoxidável.

Cátodos para células paralelas grandes podem ser fornecidos para a norma ASTM B265 Grau 1.

Espaçamento dos eletrodos

O coeficiente de transferência de massa diminui à medida que o espaçamento dos eletrodos aumenta, depois se estabiliza sem mais declínio acentuado quando o espaçamento atinge cerca de 7 mm.

Espaçamento muito pequeno aumenta o risco de curto-circuito e bloqueio; espaçamento muito grande aumenta a tensão e o consumo de energia da célula.

Um espaçamento razoável deve ser determinado juntamente com o conteúdo de sólidos em suspensão, as condições de liberação de bolhas de gás e a tensão permitida da célula.

Personalização

Tipo e diâmetro de conexão de entrada e saída, especificações do poste condutor, posição da ventilação de hidrogênio, arranjo de montagem, janelas de mira, espaçamento dos eletrodos e número de unidades podem ser todos personalizados conforme os requisitos do projeto.

Citação Rápida

Configuração monopolar vs bipolar de eletrodos

Monopolar

Cada eletrodo é conectado individualmente. Adequado para células menores, com placas únicas que podem ser reparadas e substituídas independentemente.

Bipolar

Apenas os eletrodos finais são conectados à fonte de alimentação; as placas intermediárias atuam como placas bipolares. A estrutura de conexão é mais simples, a resistência entre conectores é menor, a tensão das células é reduzida e a eficiência da eletrólise melhorada, o que se adequa a células relativamente grandes.

Novos projetos de conjunto de eletrodos e estruturas de carcaça também podem distribuir a corrente dispersa gerada durante a eletrólise, permitindo que a solução reaja de forma mais completa.

Um ponto a ser destacado: um arranjo bipolar é uma estrutura em série e exige maior consistência e vedação da unidade; uma anomalia em uma única placa afeta o desempenho de toda a pilha, e a manutenção geralmente requer desmontagem total. Para equipamentos que não são grandes, um arranjo monopolar é a opção mais fácil.

Caminho de fluxo, horário de residência e fusos mortos

O mesmo conjunto de eletrodos instalado em células diferentes pode ter desempenho visivelmente diferente. Muitos clientes descobrem isso por conta própria — a seleção não pode ser baseada apenas na área do eletrodo.

Pesquisas sobre sistemas de células-filtro-prensa trazem várias conclusões que você pode aplicar diretamente:

O feedback do reator usando CFD também indica que o formato e a mistura do reator podem ser otimizados por meio da dinâmica dos fluidos computacional; sedimentos descamados requerem caminhos de coleta e descarga projetados na estrutura, como formato do funil e posição da saída do dreno.

Ao avaliar um tipo de célula, portanto, confirmamos as posições das entradas e saídas, o design do canal de fluxo, a configuração do espaçador e o caminho de descarga do lodo ao mesmo tempo, não apenas as dimensões dos eletrodos.

Citação Rápida

Manuseio de hidrogênio e segurança das células

A evolução do hidrogênio no cátodo é inevitável durante a eletrólise:

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻

Isso não é uma falha; é um subproduto inerente de toda célula de tratamento de água. Precisa ser manuseada em três níveis.

Na célula: estruturas de separação gás-líquido e um caminho dedicado para a ventilação de hidrogênio. Nossas células de hipoclorito de sódio vêm com tubulação de ventilação de hidrogênio DN32 como padrão; nas células de oxidação eletrocatalítica, a posição e o furo podem ser ajustados para as condições de instalação.

A jusante: a maioria dos sistemas dilui o hidrogênio para menos de 25% do LEL antes de ventilar para uma área externa segura; uma única unidade de eletrólise de piscina pode gerar mais de 7.000 L de hidrogênio por dia — uma quantidade que não pode ser ignorada.

Monitoramento: recomendamos o monitoramento por hidrogênio interligado com o equipamento de eletrólise, incluindo bloqueios de fluxo e corrente e proteção contra desligamento anormal.

Fornecemos as células e os conjuntos de eletrodos, e podemos fornecer conexões de ventilação de hidrogênio e posições de montagem conforme necessário; ventilação da sala de equipamentos, monitoramento de gases e conformidade em nível de sistema continuam sendo responsabilidade do integrador de equipamentos ou empreiteiro de engenharia.

A fragilização por hidrogênio é uma preocupação reconhecida para o titânio em ambientes portadores de hidrogênio de longo prazo; a seleção de materiais do lado do cátodo e as condições operacionais devem ser avaliadas projeto a projeto.

Incrustação, escalonamento e inversão de polaridade

Depósitos de cálcio e magnésio no lado do cátodo aumentam a voltagem da célula e reduzem a área de reação efetiva, sendo a causa mais comum de queda de desempenho em regiões de água dura.

Nossas células podem ser projetadas para operação de reversão de polaridade; com uma carcaça acrílica transparente, a condição da superfície do eletrodo também pode ser observada diretamente para julgar quando a limpeza com ácido é necessária, em vez de desmontar a célula apenas pela experiência.

Na limpeza, a descalcificação das células de hipoclorito de sódio geralmente utiliza 15–18% de ácido clorídrico. A concentração e a duração variam conforme o equipamento e o grau de descamação, portanto siga as instruções do equipamento; a limpeza excessiva com ácido acelera a perda do revestimento.

Um ponto precisa ser destacado: um ânodo padrão de direção única não pode ser usado diretamente para reversão frequente de polaridade. A reversão requer um conjunto de eletrodos bidirecionais projetado especificamente, adaptado à dureza da água e ao ciclo de inversão. Conectar um ânodo padrão a uma fonte de alimentação reversa geralmente reduz significativamente a vida útil do revestimento.

Limpar, re-eletrodo, reaplicar ou substituir: um caminho de decisão

O aumento da tensão da célula e a queda na saída são os gatilhos de compra mais comuns. Eles nem sempre significam que o equipamento precisa ser substituído. Sugerimos seguir esta ordem:

• Meça antes de substituir. Registre a tensão da célula, corrente, temperatura da água, salinidade ou condutividade, e compare com a linha de base de comissionamento. Se não houver linha de referência, comece a construir uma agora — ela é a base para cada julgamento que se segue.
• Limpe. Se o desvio for causado principalmente por incrustação, limpe com ácido conforme as instruções do equipamento e re-meça. Na maioria dos casos, isso é resolvido nessa etapa.
• Substitua o conjunto do eletrodo ou refaça o revestimento. Se a voltagem da célula ainda estiver alta após a limpeza com ácido e o revestimento parecer anormal, avalie a substituição do conjunto do eletrodo ou devolva os ânodos usados com substrato sólido para a fábrica para repintura.
• Substitua a célula inteira. Se a carcaça envelhecer, as vedações falharem, as conexões corroírem ou a estrutura deformou, a célula precisa ser substituída totalmente ou reconstruída até o desenho.

Podemos avaliar opções de substituição a partir dos seus desenhos originais de células, dimensões físicas e parâmetros operacionais.

O revestimento de novo aplica-se a ânodos com substrato sólido e não é ilimitado; o tempo e o custo do envio de retorno transfronteiriço devem ser avaliados projeto a projeto; a avaliação deve basear-se em registros operacionais, não apenas na aparência.

Se você tem registros operacionais e fotos dos eletrodos usados, envie-os diretamente para nós — primeiro informaremos quais dos níveis acima se aplicam e depois discutiremos o fornecimento.

Citação Rápida

Opções de fornecimento, documentos de inspeção e limites de RFQ

Base de fornecimento. Personalização para desenho, amostra ou parâmetros de equipamento; fornecimento de células individuais, conjuntos de eletrodos, patins ou unidades completas. Arranjos OEM e white label.

Tratamento de superfície e embalagem.

Inspeção e documentação. Certificados de materiais, registros de inspeção dimensional e visual, registros de processos de revestimento e documentos similares podem ser acordados projeto a projeto. A cadeia de suprimentos é certificada segundo o sistema de gestão de qualidade ISO 9001:2015, e produtos relacionados passaram pelos testes da Diretiva RoHS da UE; a experiência de exportação abrange mais de 60 países.

Preferimos deixar os seguintes pontos claros antes de citar:

• Não nos comprometemos com uma taxa específica de remoção. O desempenho real depende da qualidade da água, condutividade, teor de cloreto, pH, densidade de corrente e tempo de residência.
• Em águas residuais de baixa condutividade e baixo cloreto, a rota indireta de oxidação é limitada e a viabilidade do processo precisa ser reavaliada; simplesmente aumentar a área do eletrodo não resolverá o problema.
• A responsabilidade pelas certificações em nível de sistema como NSF/ANSI 61, 372 e CE cabe ao integrador de equipamentos; podemos dar suporte com documentação em nível de componente.
• Para modelos descontinuados, fornecemos referências cruzadas / orçamento equivalente à sua especificação, sem compromisso de substituição direta.
• Outras rotas de tecnologia de eletrodos, como eletrodos BDD, podem ser avaliadas projeto por projeto.

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Perguntas frequentes

O que é um reator eletroquímico no tratamento de água?

É uma unidade de equipamento na qual a água passa por um conjunto de eletrodos sob um campo DC, com reações de oxidação ocorrendo na superfície do eletrodo e na solução a granel. O núcleo é como eletrodos, carcaça e canal de fluxo trabalham juntos; uma falta em qualquer um deles reduz o desempenho.

Você pode construir uma célula no meu desenho atual ou substituir uma célula descontinuada?

Sim. Avaliamos com base nos desenhos originais da célula, dimensões físicas, posições terminais e parâmetros operacionais. Para modelos descontinuados, fornecemos uma cotação cruzada, sem comprometer-nos com uma substituição direta.

Monopolar ou bipolar — qual configuração devo escolher?

Células menores geralmente usam uma disposição monopolar; células maiores usam mais frequentemente bipolares. Bipolar é mais simples de conectar e oferece menor tensão de célula, mas exige maior consistência da unidade e método de manutenção.

Como o hidrogênio é tratado na célula?

A evolução do hidrogênio no cátodo é um subproduto inerente. Dentro da célula, ela é realizada por meio da separação gás-líquido e de um caminho dedicado para a ventilação; os intertravamentos de diluição, ventilação e monitoramento a jusante são projetados pelo fornecedor do sistema, e podemos fornecer as conexões.

Por que a tensão da minha célula está subindo e a saída diminuindo?

Causas comuns são o descascamento do cátodo, envelhecimento do revestimento do eletrodo, conexões elétricas ruins ou mudança nas condições da água de alimentação. Compare primeiro com a linha de base de comissionamento e depois decida entre limpeza e substituição.

Um ânodo padrão pode funcionar em modo de inversão de polaridade?

Não diretamente. A reversão requer um conjunto de eletrodos bidirecionais projetado especificamente, adaptado à dureza da água e ao ciclo de reversão; caso contrário, a vida útil do revestimento é visivelmente reduzida.

Eletrodos podem ser revestidos em vez de substituídos?

Ânodos de titânio com substrato sólido geralmente podem ser devolvidos à fábrica para repintura. Mas o revestimento não é ilimitado, e o tempo e custo do envio de retorno transfronteiriço devem ser avaliados projeto a projeto.

Isso é o mesmo que um eletrólisador de hidrogênio ou um reator de fluxo de laboratório?

Não. Os produtos desta página são para tratamento industrial de água, e diferem tanto no propósito quanto na construção de um eletrólisador de tratamento de água usado para produção de hidrogênio ou de um reator eletroquímico de fluxo laboratorial.

Envie seus parâmetros para a configuração da célula e faça o orçamento

Envie-nos o seguinte e podemos sugerir um tipo de célula, configuração de eletrodos e projeto estrutural:

Qualidade da água — tipo de fonte, COD, nitrogênio amônico, nitrogênio total, cloreto, condutividade, pH, SS, dureza, temperatura da água.

Processo — taxa de transferência em m³/h, valores alvo de efluentes, operação contínua ou intermitente, tempo esperado de residência.

Equipamentos — dimensões e materiais da carcaça, contagem e tamanho dos eletrodos, espaçamento dos eletrodos, posições dos terminais, entrada e saída, corrente e tensão de operação, se a inversão de polaridade é utilizada.

Status atual — desenhos das células existentes, fotos de eletrodos usados, tensão e saída da célula atual, problemas encontrados na operação.

Informações incompletas são aceitáveis — envie o que você tem e nós informaremos quais itens ainda estão faltando.